Practica1 Ciencia de Los M

8/20/2019 Practica1 Ciencia de Los M

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Clasificación de los

MaterialesPrimer Practica

Universidad Autónoma de Baja California

Centro de ingeniería y Tecnología Unidad Valle

de las Palmas – Campus Tijuana

Gonzalo Ávila Arellano



1

Antecedentes

Clasificamos los materiales en varios grupos principales: metales, cerámicos, polímeros,

semiconductores y compuestos. El comportamiento de los materiales en cada uno de estos

grupos queda definido por su estructura. La estructura electrónica de un átomo determina la

naturaleza de los enlaces atómicos, la cual ayuda a fijar las propiedades mecánicas y físicas deun material dado.

El arreglo de los átomos en una estructura cristalina o amorfa tami!n influye en el

comportamiento de un material. Las imperfecciones de la organización atómica juegan un

papel vital en nuestra compresión de la deformación, fallas y propiedades mecánicas.

"inalmente el movimiento de los átomos, conocido como difusión, es importante para muc#os

tratamientos t!rmicos y procesos de manufactura, así como para las propiedades físicas y

mecánicas de los materiales.

Tipos de materiales

Los materiales se clasifican en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores

y materiales compuestos. Los materiales de cada uno de estos grupos poseen estructuras y

propiedades distintas.

Metales

Los metales y sus aleaciones, incluyendo el acero, aluminio, magnesio, zinc, #ierro fundido,

titanio, core y níquel, generalmente tienen como característica generalmente tienen como

característica una uena conductividad el!ctrica y t!rmica, una resistencia relativamente alta.

$na alta rigidez, ductilidad o confortailidad y resistencia al impacto. %on particularmente &tiles

en aplicaciones estructurales o de carga. 'unque en ocasiones se utilizan metales puros, lascominaciones de metales conocidas como aleaciones proporcionan mejoría en alguna

propiedad particularmente deseale o permiten una mejor cominación de propiedades.

Los cerámicos

%on compuestos que contienen átomos metálicos unidos con productos no metálicos, más

frecuentemente o(ígeno, nitrógeno o carono. Los ó(idos de metal entran en la categoría, pero

tami!n lo #acen los cementos y vidrios. El fuerte enlace iónico entre los átomos #ace de los

materiales de cerámica e(celentes aisladores electrónicos y resistentes a la erosión química.

Las propiedades de la cerámica varían, pero la mayoría son fuertes y duras aunque un poco

frágiles. )ay e(cepciones. Las cerámicas modernas de alto desempe*o utilizadas en lasarmaduras corporales no son frágiles. El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los

arasivos tienen aja conductividad el!ctrica y t!rmica, y a menudo son utilizados como

aislantes. Los cerámicos son fuertes y duros, aunque tami!n muy frágiles o queradizos. Las

nuevas t!cnicas de procesamiento #an conseguido que los cerámicos sean lo suficientemente

resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga, como los

impulsores en motores de turina.



2

Polímeros

+roducidos mediante un proceso conocido como polimerización es decir, creando grandes

estructuras moleculares a partir de mol!culas orgánicas, los polímeros incluyen el #ule, los

plásticos y muc#os tipos de ad#esivos. Los polímeros tienen aja conductividad el!ctrica y

t!rmica, reducida resistencia y no son adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas. Lospolímeros termoplásticos, en los cuales las largas cadenas moleculares no están conectadas

de manera rígida, tienen uena ductilidad y confortailidad los polímeros termoestales son

más resistentes, aunque más frágiles porque las cadenas moleculares están fuertemente

enlazadas. Los polímeros se utilizan en muc#as aplicaciones, incluyendo dispositivos

electrónicos.

Semiconductores

'unque el silicio, el germanio y una variedad de compuestos como el -a's son muy frágiles,

resultan esenciales para aplicaciones electrónicas, de computadoras y de comunicaciones. La

conductividad el!ctrica de estos materiales puede controlarse para su uso en dispositivosel!ctricos como transistores, diodos y circuitos integrados. La información #oy día se transmite

por luz a trav!s de sistemas de firas ópticas los semiconductores, que convierten las se*ales

el!ctricas en luz y viceversa son componentes esenciales de estos sistemas.

Compuestos

Los materiales compuestos se forman a partir de dos o más materiales, produciendo

propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de manera individual. El

concreto, la madera contrac#apada y la fira de vidrio son ejemplos típicos. Con materiales

compuestos podemos producir materiales ligeros, fuertes d&ctiles, resistentes a altas

temperaturas, o ien podemos producir #erramientas de corte dura y a la vez resistente al

impacto que de otra manera se #arían a*icos. Los ve#ículos a!reos y aeroespaciales

modernos dependen de manera importante de materiales compuestos como los polímeros

reforzados de fira de carono.

Estructura

La estructura de un material se puede considerar en diferentes niveles la disposición de los

electrones que rodean al n&cleo de los átomos individuales afecta el comportamiento el!ctrico,

magn!tico, t!rmico y óptico. 'demás, la configuración electrónica influye en la forma en que los

átomos se unen entre sí.

En el siguiente nivel, se toma en consideración la disposición o arreglo de los átomos. Losmetales, semiconductores, muc#os cerámicos y algunos polímeros tienen una organización de

átomos muy regular, es decir una estructura cristalina. tros materiales cerámicos y muc#os

polímeros no tienen una organización atómica ordenada. Estos materiales amorfos o vítreos,

se comportan de manera muy distinta a los materiales cristalinos. +or ejemplo, el polietileno

vítreo es transparente, en tanto que el polietileno cristalino es traslucido. %e pueden controlar



%ELECC/0'1

L'% "$E02E%.

• primero se identifcaron los libros de loscuales se extrajeron las reerencias. Asímismo se descargaron vía online en ormatopd. para su ácil acceso.

%ELECC/0'1

3'2E1/'LE% 4

5E%'1LL'1 L'

+1'C2/C'.

• Posteriormente se seleccionarony clasifcaron los materiales deacuerdo a su estructura y a suuncin justifcando los criterios

de su clasifcacin

5/%C$2/1 L%

1E%$L2'5% E

/0"E1/1

C0CL$%/0E%

• !inalmente se discutieron losresultados y se determinaronlos conocimientos másimportantes durante eldesarrollo de la práctica.

"

las imperfecciones en la organización atómica a fin de producir camios profundos en las

propiedades.

En la mayor parte de los metales, de los semiconductores y de los cerámicos se encuentra una

estructura granular. El tama*o y la forma de los granos influyen en el comportamiento del

material. En algunos casos, como en el de los c#ips de silicio para circuitos integrales o de los

metales para componentes de los motores a c#orro, deseamos producir un material que

contenga un solo grano, es decir un solo cristal.

Diagrama de Flujo



#

Clasificacin de los materiales por su origen ! funcin

jeto Clasificación por

su origen

Clasificación por

su función

6ustificación

Ta"a para tomar

caf#

Cerámicos Estructural Es un ojeto compuesto de

porcelana vitrificada con arcilla.El en$ase de un

Desodorante

+olímero Estructural +orque es un material que consta de

varias cadenas moleculares o redes

constituidas de elementos de ajo

peso

gorra +olímero Las fuertes atracciones

intermoleculares de sus cadenas

polim!ricas le confieren la

capacidad de formar #ilos con una

alta resistencia

iP%one compuesto /nteligentes 5eido a la cominación de sus

materiales, 'luminio, vidrio, acero,

plástico, acero, semiconductores y

circuitos integrados.

Lla$es metálico Estructurales Es una aleación de aceros,

endurecidas de manera significativa

mediante tratamientos

cuc%ara metálico Estructurales Contiene una rigidez relativamente

alta y es resistente al impacto,

tami!n contiene acero ino(idale

Autom$il compuesto 2ecnología Contiene una mezcla de plásticos,

aluminio, #ule y aceros etc. Entreotros materiales diversos

moc%ila polímero +orque está compuesto con

tecnología de punta en tejidos

tramados, lamina de polietileno de

alta densidad

lápi" compuesto +orque contiene una mezcla de

arcilla y grafito

&olsas para

comida

+olímero 2ransporte de

mercancía

Contiene polietileno, fácilmente

confirmale en delgadas películas

fle(iles e impermeales

'idrio para

$entana

cerámico Estructural Contiene silicio, o(igeno, sodio y

calcio, ópticamente &til y aislante

t!rmico.

Tarjeta (ntel

Core para

computadora

%emiconductor Electrónico Contiene %ilicio, -a's, transistores

y circuitos integrados

tornillo 3etálico Estructural Contiene aleaciones de acero



$

ino(idale, cinc, vanadio y cromo.

&ase de un

)eloj artesanal

metálico Estructural +orque contiene un alto porcentaje

de #ierro

C%ip del celular semiconductor Electrónico Contiene silicio y germanio apilados

na$aja metálico Estructural

&olsas para la*asura

polímero 'lmacenamiento Contiene carono, #idrogeno,o(ígeno y nitrógeno

Ta"a del *a+o polímero Estructural Las fuertes atracciones

intermoleculares de sus cadenas

polim!ricas le confieren la

capacidad de formar #ilos con una

alta resistencia

Puerta Compuesto Estructural 3aterial laminado, compuesto con

un ad#esivo de capas distintos

materiales

lija Cerámico Estructural +ertenece a la familia de loscerámicos arasivos

Discusin

5e acuerdo a la clasificación de los materiales anteriormente e(puestos durante la práctica

e(isten una amplia variedad de materiales dentro de la clasificación por su origen con respecto

a la clasificación de los materiales por su función, esto es deido a que considero que ciertos

materiales podrían estar uicados dentro de otra categoría además de la estructural, sin

emargo no encontr! alguna otra clasificación que se adecuara a las características

funcionales de dic#os ojetos. +or otra parte considero que la clasificación de los ojetos conrespecto a su origen fue más precisa y más consistente de acuerdo a la información

recolectada en liros de ciencias de materiales y durante los temas e(puestos en clase a su

vez me fue más fácil identificar las propiedades y características estructurales de cada ojeto

que resaltaan por sí mismo para así poderlo incluir y categorizar en su conjunto adecuado.

Conclusin

La presente práctica demuestra que los materiales pueden ser clasificados con respecto a dos

categorías ya sea por su origen o por su función. Clasificar a los materiales #a desarrollado

uenos resultados en el aprendizaje de la unidad, así como tami!n para identificar las

características y propiedades específicas de los diversos materiales, conjuntos y suconjuntosde estos mismos que presentan similitudes en su estructura o en su función, de tal manera que

al clasificarlos, facilita el estudio de los mismos elementos que conforman estos grupos así

como la identificación de los mismos ojetos, las semejanzas, las diferencias y los usos

adecuados de los materiales para aplicaciones específicas, para innovaciones y manipulación

de estos mismos que ayuden a generar un mayor rendimiento en las áreas de aplicación

requeridas.



%

Fuentes *i*liográficas

Ciencia de Materiales Aplicaciones en Ingeniería de James Newell Primera Edición

Ciencia e Ingeniería de los Materiales de Donald R.Askeland tercera Edición

Fndamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales de !illiam F. "mit# $ta Edición.

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